Ciclo celular e mitose

A habilidade dos organismos de reproduzir a própria espécie é a característica que melhor distingue os seres vivos da matéria não viva. Essa capacidade única de procriar, como todas as funções biológicas, tem base celular. Rudolf Virchow, um médico alemão, afirmou em 1855: “Onde existe uma célula, deve ter havido uma célula preexistente, assim como o animal somente surge de um animal e a planta somente de uma planta”.

Ele resumiu esse conceito com a máxima do latim Omnis cellula e cellula, que significa “Cada célula a partir de uma célula”. A continuidade da vida se baseia na reprodução das células ou divisão celular. A divisão celular desempenha diversos papéis importantes na vida de um organismo.

Quando uma célula procariótica se divide, na verdade ela está se reproduzindo, pois o processo dá origem a um novo organismo. O mesmo é verdadeiro para organismos eucariontes unicelulares. Entretanto, nos eucariontes multicelulares, a divisão celular permite que cada um desses organismos se desenvolva a partir de uma única célula – o ovócito fertilizado.

A divisão celular segue atuando na renovação e no reparo dos eucariotos multicelulares completamente desenvolvidos, repondo as células que morrem de desgaste normal ou em acidentes. Por exemplo, as células em divisão da medula humana produzem continuamente novas células sanguíneas

A mitose resulta em células-filhas geneticamente idênticas

A reprodução de uma célula não pode simplesmente ocorrer como mera divisão pela metade; uma célula não é uma bolha de sabão que simplesmente aumenta e se divide em duas. Tanto em seres procariontes quanto em seres eucariontes, a maior parte das divisões celulares envolve a distribuição de material genético idêntico – DNA – para as duas células-filhas.

O comprimento total do DNA em uma célula eucariótica é enorme. Uma típica célula humana, por exemplo, tem cerca de 2 m de DNA – comprimento cerca de 250 mil vezes maior que o diâmetro da célula. Contudo, antes de a célula dividir-se para formar células-filhas geneticamente idênticas, todo esse DNA deve ser copiado; então, as duas cópias se separam para que cada célula-filha termine com um genoma completo.

A replicação e distribuição de tanto DNA são controláveis porque as moléculas de DNA estão empacotadas nas estruturas denominadas cromossomos, assim chamados porque absorvem determinados corantes usados na microscopia (do grego, chroma, cor, e soma, corpo).

Cada cromossomo individual contém uma molécula de DNA longa e linear associada com muitas proteínas. A molécula de DNA tem diversas centenas a poucos milhares de genes, as unidades de informação que especificam as características herdáveis de um organismo. As proteínas associadas mantêm a estrutura dos cromossomos e auxiliam no controle da atividade dos genes. O complexo de DNA e proteínas que forma os cromossomos é denominado de cromatina.

Toda espécie eucariótica tem um número característico de cromossomos em cada núcleo celular. Por exemplo, cada núcleo das células somáticas humanas (todas as células do corpo, exceto as células reprodutivas) contém 46 cromossomos compostos por dois conjuntos de 23, cada conjunto herdado a partir de um progenitor.

Quando uma célula não está se dividindo e mesmo quando está duplicando seu DNA em preparação à divisão celular, cada cromossomo fica na forma de uma longa e fina fibra de cromatina. Entretanto, após a duplicação do DNA, os cromossomos se condensam: cada fibra de cromatina se torna densamente enrolada e dobrada, tornando os cromossomos bem mais curtos e tão espessos que podemos visualizá-los ao microscópio óptico.

Cada cromossomo duplicado tem duas cromátides-irmãs, as quais são cópias unidas do cromossomo original. Cada cromátide-irmã tem um centrômero, uma região do DNA cromossomal em que as cromátides estão ainda mais próximas.

Essa união é mediada por proteínas ligadas ao DNA centromérico. Outras proteínas ligadas condensam o DNA, formando um estreitamento (uma cintura fina). A parte da cromátide de cada lado do centrômero é chamada de braço da cromátide.

Mais tarde no processo de divisão celular, as duas cromátides-irmãs de cada cromossomo duplicado se separam e se movem em direção aos dois novos núcleos, formados em cada extremidade da célula. Assim que as cromátides- irmãs se separam, elas não são mais denominadas cromátides-irmãs, mas sim consideradas cromossomos individuais.

Fases do ciclo celular

A mitose é apenas uma parte do ciclo celular. De fato, a fase mitótica (M), que inclui a mitose e a citocinese (divisão do citoplasma), é normalmente a parte mais curta do ciclo celular. A divisão celular mitótica alterna-se com um estágio mais longo, chamado de interfase, que frequentemente responde por cerca de 90% do ciclo. A interfase pode ser dividida em subfases: a fase G1 (“primeiro intervalo”), a fase S (“síntese”) e a fase G2 (“segundo intervalo”).

As fases G foram erroneamente denominadas de “intervalo” porque inicialmente quando foram observadas aparentavam ser inativas, mas agora sabemos que as células se encontram em intensa atividade metabólica e crescimento durante toda a interfase.

Durante todas as três subfases, a célula cresce ao produzir proteínas e organelas citoplasmáticas como a mitocôndria e o retículo endoplasmático. Entretanto, os cromossomos são duplicados apenas durante a fase S. Então, a célula cresce (G1), continua crescendo enquanto copia seus cromossomos (S), cresce mais enquanto completa as preparações para a divisão celular (G2) e se divide (M). As células-filhas podem então repetir o ciclo.

Uma determinada célula humana pode dividir-se em 24 horas. Desse tempo, a fase M ocuparia menos de uma hora, e a fase S ocuparia cerca de 10 a 12 horas, ou metade do ciclo. O resto do tempo seria dividido proporcionalmente entre as fases G1 e G2.

O fuso mitótico

Fases da mitose

Eventos marcantes da divisão

Prófase

• Enovelamento da cromatina.
• Desaparecimento dos nucleolos.
• Início da formação do fuso mitótico.

Prometáfase

• Fragmentação da membrana nuclear.
• Os cromossomos se tornam mais condensados (enovelados).
• Extensão dos microtúbulos para se ligarem aos cromossomos.

Metáfase

• Os centrossomos estão em lados opostos na célula.
• Os cromossomos se alinham na região equatorial da célula (ou placa metafásica).
• Todos os cromossomos estão ligados aos microtúbulos do fuso mitótico.

Anáfase

• Separação das cromátides-irmãs. Deste modo, cada cromatina se torna um cromossomo.
• Migração dos cromossomos para lados opostos.

Telófase

• Dois núcleos-filhos se formam na célula.
• A membrana nuclear é refeita.
• O nucléolo reaparece.
• Os cromossomos se tornam menos condensados.
• Ocorre a divisão do citoplasma.

A citocinese em células animais e vegetais